第四章 合金钢优秀课件 (2)
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第四章 合金钢
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
第四章 合金钢
( Alloyed Steel )
➢本章教学目的及要求
1 了解钢的分类编号原则 2 了解合金元素在钢中所起作用的基本规律 3 会识别钢的牌号并知会其用途 4 掌握典型钢种的性能、成份及HT特点
➢ 内容
1 钢的分类及编号 2 钢的合金化原理 3 合金结构钢 4 合金工具钢 5 特殊性能钢
2、提高钢的淬透性
强 B少、Mo、Mn、Cr、Ni、Si （大多非K元素）
使过冷A稳定性↑→ VK↓→淬透性↑
3、对残余A体的影响 大多Me使Ms ↓Mz↓→A’%↑
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
4、对回火转变的影响
1）Me提高回火稳定性
阻碍回火转变的能力（回火抗力）
机理
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
一、钢的分类
第一节 概述
1 按金相划分 2 按化学成分划分
低碳钢 碳 钢 中碳钢
高碳钢
＜0.25%C 0.25-0.6%C 0.6-1.4%C
低合金钢 合金钢 中合金钢
高合金钢
3 按用途划分 结构钢 工具钢 特殊性能钢
＜5% Me
5-10%Me ＞10%Me
合金钢
（1）只有当Me在加热时溶入A体后才能 显示其作用 （2）多种少量Me （多元少量）的作用大 于单一大量Me的作用 （3）合金钢的成份搭配
C%+主加元素+辅加元素 例如 结构钢：
主加元素 提高淬透性的Me 辅加元素 细化晶粒、提高回稳、防止回脆等Me
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
第三节 合金结构钢 ( Alloy Constructional Steel ) 凡属用来制造机械零件以及工程结构的钢
工程结构用钢 ➢普通低合金钢
机器零件用钢 ➢ 合金渗碳钢 ➢ 合金调质钢 ➢ 弹簧钢 ➢ 滚动轴承钢 ➢ 易切削钢
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
一、工程结构用钢
E、S点左移 W18Cr4V C%=0.8% 组织中有Ld’莱氏体钢 3Cr2W8V 0.3%C 是过共析钢
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
三、Me对热处理的影响
1、对A体的晶粒度的影响
Ti、Zr、V、Nb、Al （大多K形成元素）
强
机理
1）Me阻碍原子扩散→A不易长大 2）K难于分解，阻碍A体长大
2 工具钢
（1）优质碳素工具钢
T＋数字+A
高级
T8 T12A
碳素
C含量 千分之一标记
（2）合金工具钢（制做工、模、量具的钢种）
＜1%C 一位数字+Me+数字 9CrSi 3Cr2W8V
≥1%C Me+数字
Cr12MoV CrMn
特例 W18Cr4V
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
2 合金化特点
低碳（≤0.2%）+主加元素Mn Si+辅加元素
Ti V Nb Al Cu P
新牌号 老牌号
Q295
Q345 Q390
09MnV 12Mn 16Mn 15MnTi
2、形成合金碳化物（K）
Ti Zr V Nb W Mo Cr Mn 强
特点：
1）K稳定性↑TiC（分解1000℃） 难溶入A、难聚长大 2）HRC↑ HV ≈2900 （HRC≈236 ）是Fe3C的三倍
二、Me对Fe-Fe3C相图的影响 1、扩大A体区
Ni Mn Co C N Cu
2、缩小A体区（扩大F区）
3 按质量划分（S%、P%）
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
二、钢的编号
1 结构钢
用于制造各种工程构件、机械零件的钢种 一般为低、中碳钢
（1）碳素结构钢 ➢普通碳素结构钢（普碳钢） 型、板材供给，做各种工程构件。大量、价廉
s Q235-A·F
MPa
沸腾钢 等级
≤275 碳素 ≥295 合金
船舶、容器、桥梁、车辆、建筑等工程构件用钢 普通碳素构钢 Q195～Q275 普通低合金钢 Q295～Q460
1 分类
F+P钢 1）金相组织划分 B体钢
M体钢 2）用途划分 钢筋钢 低温钢 耐蚀钢 钢轨钢等
2 性能要求
1）良好的力学性能 2）良好的焊接性、加工成型性 3）良好的抗大气、海洋腐蚀性
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
1）阻碍C原子扩散→阻碍M分解 2）K稳定不易聚集长大
钢种
HRC 回火温度 回火抗力
T8（0.8%C）
63 ≤250℃
差
W18Cr4V （0.8%C） 63 560℃
高
结构钢 回火抗力→回火稳定性 工具钢 回火抗力→热硬性（红硬性）
2）产生二次硬化
3）回火脆性
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
第二节 钢的合金化原理
与合金钢相比较，碳钢有以下不足： 1）淬透性差，不能保证件截互性能均匀 2）强度低，承受不了高负荷 3）热硬性↓，当工作T>250℃ HRC↓ 4）不具备特殊的物化性能 为了改善其性能，在炼钢时有意的加入一些Me形成合金钢
Me在钢中起什么作用？
一、 Me对钢中基本相的影响
Me与C的親合能力的大小有两种情况 碳化物形成元素 Ti Zr V Nb W Mo Cr Mn 非碳化物形成元素 Si N Al Ni
假定 合金在固态下有F、Fe3C二相共存
Me的分布主要有二种倾向：溶入F、形成合金碳化物
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
1、形成合金F体
Si、Ni、Al等（非碳化物形成元素）→溶入F体→合金F体 Me%↑→HB↑，但AK↓ 其作用远不及C%
➢优质碳素结构钢（做机器零件）
两位阿拉伯数字表达 45 65 含碳量以万分之一标记
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
（2）合金结构钢
两位数字＋合金元素符号＋数字
பைடு நூலகம்
含碳量（同上）
% Me含量 ≤1.5 不标 1.5～2.5 2
60Si2Mn Fe-0.6%C-2%Si-1%Mn
Cr Mo W V Ti Si等
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
➢ 形成某种特殊性能的钢 A体钢 Mn13 1Cr18Ni9 F体钢 Cr17 ➢ 改变临界温度 扩大A体区，A1 A3↓ 65Mn 过热敏感性 缩小A体区，A1 A3↑ 合金钢的HT温度高 ➢ 改变共析，共晶成份
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合金钢
第四章 合金钢
( Alloyed Steel )
➢本章教学目的及要求
1 了解钢的分类编号原则 2 了解合金元素在钢中所起作用的基本规律 3 会识别钢的牌号并知会其用途 4 掌握典型钢种的性能、成份及HT特点
➢ 内容
1 钢的分类及编号 2 钢的合金化原理 3 合金结构钢 4 合金工具钢 5 特殊性能钢
2、提高钢的淬透性
强 B少、Mo、Mn、Cr、Ni、Si （大多非K元素）
使过冷A稳定性↑→ VK↓→淬透性↑
3、对残余A体的影响 大多Me使Ms ↓Mz↓→A’%↑
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
4、对回火转变的影响
1）Me提高回火稳定性
阻碍回火转变的能力（回火抗力）
机理
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
一、钢的分类
第一节 概述
1 按金相划分 2 按化学成分划分
低碳钢 碳 钢 中碳钢
高碳钢
＜0.25%C 0.25-0.6%C 0.6-1.4%C
低合金钢 合金钢 中合金钢
高合金钢
3 按用途划分 结构钢 工具钢 特殊性能钢
＜5% Me
5-10%Me ＞10%Me
合金钢
（1）只有当Me在加热时溶入A体后才能 显示其作用 （2）多种少量Me （多元少量）的作用大 于单一大量Me的作用 （3）合金钢的成份搭配
C%+主加元素+辅加元素 例如 结构钢：
主加元素 提高淬透性的Me 辅加元素 细化晶粒、提高回稳、防止回脆等Me
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
第三节 合金结构钢 ( Alloy Constructional Steel ) 凡属用来制造机械零件以及工程结构的钢
工程结构用钢 ➢普通低合金钢
机器零件用钢 ➢ 合金渗碳钢 ➢ 合金调质钢 ➢ 弹簧钢 ➢ 滚动轴承钢 ➢ 易切削钢
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
一、工程结构用钢
E、S点左移 W18Cr4V C%=0.8% 组织中有Ld’莱氏体钢 3Cr2W8V 0.3%C 是过共析钢
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
三、Me对热处理的影响
1、对A体的晶粒度的影响
Ti、Zr、V、Nb、Al （大多K形成元素）
强
机理
1）Me阻碍原子扩散→A不易长大 2）K难于分解，阻碍A体长大
2 工具钢
（1）优质碳素工具钢
T＋数字+A
高级
T8 T12A
碳素
C含量 千分之一标记
（2）合金工具钢（制做工、模、量具的钢种）
＜1%C 一位数字+Me+数字 9CrSi 3Cr2W8V
≥1%C Me+数字
Cr12MoV CrMn
特例 W18Cr4V
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
2 合金化特点
低碳（≤0.2%）+主加元素Mn Si+辅加元素
Ti V Nb Al Cu P
新牌号 老牌号
Q295
Q345 Q390
09MnV 12Mn 16Mn 15MnTi
2、形成合金碳化物（K）
Ti Zr V Nb W Mo Cr Mn 强
特点：
1）K稳定性↑TiC（分解1000℃） 难溶入A、难聚长大 2）HRC↑ HV ≈2900 （HRC≈236 ）是Fe3C的三倍
二、Me对Fe-Fe3C相图的影响 1、扩大A体区
Ni Mn Co C N Cu
2、缩小A体区（扩大F区）
3 按质量划分（S%、P%）
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
二、钢的编号
1 结构钢
用于制造各种工程构件、机械零件的钢种 一般为低、中碳钢
（1）碳素结构钢 ➢普通碳素结构钢（普碳钢） 型、板材供给，做各种工程构件。大量、价廉
s Q235-A·F
MPa
沸腾钢 等级
≤275 碳素 ≥295 合金
船舶、容器、桥梁、车辆、建筑等工程构件用钢 普通碳素构钢 Q195～Q275 普通低合金钢 Q295～Q460
1 分类
F+P钢 1）金相组织划分 B体钢
M体钢 2）用途划分 钢筋钢 低温钢 耐蚀钢 钢轨钢等
2 性能要求
1）良好的力学性能 2）良好的焊接性、加工成型性 3）良好的抗大气、海洋腐蚀性
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
1）阻碍C原子扩散→阻碍M分解 2）K稳定不易聚集长大
钢种
HRC 回火温度 回火抗力
T8（0.8%C）
63 ≤250℃
差
W18Cr4V （0.8%C） 63 560℃
高
结构钢 回火抗力→回火稳定性 工具钢 回火抗力→热硬性（红硬性）
2）产生二次硬化
3）回火脆性
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
第二节 钢的合金化原理
与合金钢相比较，碳钢有以下不足： 1）淬透性差，不能保证件截互性能均匀 2）强度低，承受不了高负荷 3）热硬性↓，当工作T>250℃ HRC↓ 4）不具备特殊的物化性能 为了改善其性能，在炼钢时有意的加入一些Me形成合金钢
Me在钢中起什么作用？
一、 Me对钢中基本相的影响
Me与C的親合能力的大小有两种情况 碳化物形成元素 Ti Zr V Nb W Mo Cr Mn 非碳化物形成元素 Si N Al Ni
假定 合金在固态下有F、Fe3C二相共存
Me的分布主要有二种倾向：溶入F、形成合金碳化物
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
1、形成合金F体
Si、Ni、Al等（非碳化物形成元素）→溶入F体→合金F体 Me%↑→HB↑，但AK↓ 其作用远不及C%
➢优质碳素结构钢（做机器零件）
两位阿拉伯数字表达 45 65 含碳量以万分之一标记
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
（2）合金结构钢
两位数字＋合金元素符号＋数字
பைடு நூலகம்
含碳量（同上）
% Me含量 ≤1.5 不标 1.5～2.5 2
60Si2Mn Fe-0.6%C-2%Si-1%Mn
Cr Mo W V Ti Si等
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
合金钢
➢ 形成某种特殊性能的钢 A体钢 Mn13 1Cr18Ni9 F体钢 Cr17 ➢ 改变临界温度 扩大A体区，A1 A3↓ 65Mn 过热敏感性 缩小A体区，A1 A3↑ 合金钢的HT温度高 ➢ 改变共析，共晶成份